壓控振蕩器(簡稱VCO)是射頻電路的重要組成部分,在通信、電子、航天、航空及醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域的用途十分廣泛,尤其在通信系統(tǒng)電路中更是與功放具有同等重要地位的必不可少的關(guān)鍵部件。壓控振蕩器的非線性特性是怎么的,看國創(chuàng)總結(jié)!
伴隨采用新體制、新技術(shù)、新材料和新工藝的現(xiàn)代通信、雷達(dá)、電子干擾和電子偵察等電子信息系統(tǒng)的發(fā)展,對(duì)電子設(shè)備及其關(guān)鍵部件VCO的要求也越來越高,而VCO在端接不同負(fù)載阻抗下會(huì)出現(xiàn)頻率偏移現(xiàn)象,由此導(dǎo)致電子設(shè)備工作不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)失效,產(chǎn)生嚴(yán)重影響,因此解決VCO的非線性特性(如頻率牽引)測(cè)試問題并由此實(shí)現(xiàn)**匹配顯得日益重要和緊迫。
以典型雙極型晶體管管芯封裝的科耳皮茲壓控振蕩器為例,如圖所示。從圖中可以看出,按照振蕩器的基本原理其有諧振電路、有源器件及輸出負(fù)載三部分組成。調(diào)諧電壓(Vcontrol)從電路左端輸入,諧振回路包括變?nèi)荻O管Cvar、諧振電感L1以及電容C1、C2、C3、C4和C5,其中變?nèi)荻O管是一種在PN結(jié)上加反向偏壓時(shí)產(chǎn)生電容變化的二極管,用于改變振蕩器的電容量以達(dá)到輸出頻率可調(diào)的目的;有源器件為雙極型晶體管用以放大振蕩信號(hào);輸出負(fù)載為應(yīng)用該振蕩信號(hào)的部分,理想狀態(tài)為50歐姆負(fù)載。
當(dāng)選取的諧振回路器件滿足振蕩器起振條件時(shí)振蕩器開始工作,VCO內(nèi)的有源器件等效構(gòu)成的負(fù)電阻部分所提供的能量能夠滿足諧振回路所消耗的能量則振蕩電路的振蕩條件能夠得以維持,VCO能夠正常工作。
然而,VCO實(shí)際的工作狀態(tài)絕非理想狀態(tài),并不是設(shè)計(jì)時(shí)所假定的終端連接理想的50歐姆負(fù)載,因此其終端負(fù)載條件的變化會(huì)導(dǎo)致VCO出現(xiàn)輸出振蕩頻率發(fā)生變化的非線性現(xiàn)象,這就是頻率牽引,其表征參數(shù)為頻率牽引系數(shù)。從圖可以看出,從VCO輸出看去的阻抗變化會(huì)引起VCO的有源器件結(jié)上直流電壓的變化,也就是說,VCO輸出反射回來的信號(hào)功率能引起晶體管漏電流和偏置點(diǎn)的波動(dòng),導(dǎo)致該雙極型晶體管集電極與基極之間的電壓(Vcb)發(fā)生變化,影響集電極與基極之間的電容(Ccb),從而通過影響整個(gè)回路的諧振狀態(tài)和條件導(dǎo)致振蕩頻率和相位噪聲的改變。
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